Modellierung der Flexibilität in Energiesystemen – Vergleich von Stromsektormodellen anhand vereinfachter Testfälle (Gils et al. 2021)
Hans Christian Gils, Hedda Gardian, Martin Kittel, Wolf-Peter Schill, Alexander Zerrahn, Alexander Murmann, Jann Launer, Alexander Fehlerf, Felix Gaumnitz, Jonas van Ouwerkerk, Christian Bußar, Jennifer Mikurda, Laura Torralba-Díaz, Tomke Janßen und Christine Krüger
Modellbasierte Szenarioanalysen zukünftiger Energiesysteme kommen oft zu abweichenden Ergebnissen und Schlussfolgerungen, wenn unterschiedliche Modelle verwendet werden. Dies kann durch heterogene Eingabedaten und durch inhärente Unterschiede in den Modellformulierungen verursacht werden. Die Darstellung von Technologien zur Umwandlung, Speicherung, Nutzung und zum Transport von Energie wird in umfassenden Systemmodellen in der Regel stilisiert, um die Größe des mathematischen Problems zu begrenzen, und kann sich zwischen den Modellen erheblich unterscheiden.
In diesem Beitrag wird ein systematischer Vergleich von neun Stromsektormodellen mit Sektorkopplung vorgestellt. Wir analysieren den Einfluss von Unterschieden in der Darstellung von Technologien, Optimierungsansätzen und weiteren Modellmerkmalen auf die Modellergebnisse. Der Vergleich verwendet vollständig harmonisierte Eingangsdaten und stark vereinfachte Systemkonfigurationen, um modellspezifische Effekte zu isolieren und zu quantifizieren. Wir identifizieren strukturelle Unterschiede in Bezug auf den Optimierungsansatz zwischen den Modellen. Darüber hinaus finden wir erhebliche Unterschiede in der Technologiemodellierung vor allem für batterieelektrische Fahrzeuge, Stauseewasserkraft, Stromübertragung und Demand Response. Diese hängen maßgeblich von der spezifischen Ausrichtung der Modelle ab. Bei Modellanalysen, bei denen diese Technologien eine Rolle spielen, ist es daher wichtig, sich der möglichen Auswirkungen des gewählten Modellierungsansatzes bewusst zu sein.
Für die detaillierte Analyse der Auswirkungen einzelner Unterschiede in der Technologiemodellierung und den Modellmerkmalen eignet sich der gewählte Ansatz stark vereinfachter Testfälle, da er es ermöglicht, die Auswirkungen modellspezifischer Unterschiede auf die Ergebnisse zu isolieren. Sie schränkt jedoch die Freiheitsgrade des Modells stark ein, was seine Eignung für die Evaluierung grundlegend unterschiedlicher Modellierungsansätze verringert.